预裂爆破技术在高边坡路堑开挖工程中的应用
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路堑施工方法
一、常用方法
1、光面爆破:在开挖界限的周边,适当排列一定间隔的炮孔,在有侧向临空面的情况下,用控制抵抗线和药量的方法进行爆破,使之形成一个光滑平整的边坡。
2、预裂爆破:在开挖界限处按适当间隔排列炮孔,在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下,用控制药量的方法,预先炸出一条裂缝,使拟爆体与山体分开,作为隔震减震带,起到保护和减弱开挖界限以外山体或建筑物的破坏作用。
3、微差爆破:两相邻药包或前后排药包以毫秒的时间间隔(一般为15~75ms)依次起爆,称为微差爆破,亦称毫秒爆破。多发一次爆破最好采用毫秒雷管。当装药量相等时其优点是:可减震1/3~2/3左右;前发药包为后发药包开创了临空面,从而加强了岩石的破碎效果;降低多排孔一次爆破的堆积高度,有利于挖掘机作业;由于逐发或逐排依次爆破,减少了岩石夹制力,可节省炸药20%,并可增大孔距,提高每米钻孔的炸落方量。炮孔排列和起爆顺序。根据断面形状和岩性。多排孔微差爆破是浅孔深孔爆破发展的方向。
4、定向爆破:在公路工程中用于以借为填或移挖作填地段,特别是在深挖高填相间、工程量大的鸡爪形地区,采用定向爆破。 5、洞室爆破:为使爆破设计断面内的岩体大量抛掷(抛坍)出路基,减少爆破后的清方工作量,保证路基的稳定性,可根据地形和路基断面形式,采用抛掷爆破、定向爆破、松动爆破方法。
6、抛掷爆破有三种形式:
(1)平坦地形的抛掷爆破亦称扬弃爆破,自然地面坡角α<15°,路基设计断面为拉沟路堑,石质大多是软石时,为使石方大量扬弃到路基两侧,通常采用稳定的加强抛掷爆破。
(2)斜坡地形路堑的抛掷爆破,自然地面坡角15°
(3)斜坡地形半路堑的抛坍爆破自然地面坡角α>30°,地形地质条件较为复杂,临空面大时,宜采用此种方法,在陡坡地段,岩石只要充分破碎,就可以利用岩石本神的自重坍滑出路基,提高爆破效果。
二、综合技术
综合爆破是根据石方的集中程度,地质、地形条件,公路路基断面的形状,结合各种爆破方法的最佳使用特性,因地制宜,综合配套使用的一种比较先进的爆破方法。
1 公路施工静态膨胀预裂爆破技术研究
通过实际调查发现,西藏某地区公路工程项目的实施场地处于国家自然保护区内,出于环境保护和安全的考虑,项目正常施工工作受到了严重的影响。在常规施工条件下,大多数施工单位会采取炸药爆破、汽车运输等手段,但是从施工安全、保护生态环境等方面来看,尤其是在周边施工环境较为复杂的情况下,并不利于项目的有序推进。随着时代的进步发展,静态膨胀预裂爆破施工技术出现在施工人员的视线中,该项技术的应用不仅保证了应用过程中较高的安全性,而且也不会对周边环境造成太大的影响,静态膨胀预裂爆破施工技术具有较高的应用价值。
1工程概况
文章主要以西藏某地区K13+800~K20+800段公路工程施工项目为例,该路段的项目建设主要围绕路基展开,该地区为国家级自然保护区,又是一条热门的徒步线路,有着非常高的施工安全和环境保护要求,一定程度上增加了项目的施工难度。为了贯彻更安全、更环保、人与自然和谐的施工理念,项目组决定在该段施工区域内采用静态膨胀预裂爆破施工技术。在进行破碎前,施工单位应组织技术人员,对其岩层情况进行实地勘察,对施工项目岩体类型、强度、分布进行调查,合理地确定所需破碎工程量,再与实际破碎工程量进行对比,规划出需要使用的破碎剂量,最终以合适的施工形式进行实际的施工作业[1]。
2静态膨胀破碎剂施工技术参数
在施工过程中,要想充分发挥静态膨胀预裂爆破施工技术的优势,最基础的环节就是对破碎剂的使用量进行确定,这是有效提高项目施工质量的关键。在破碎剂类型和剂量确定工序中,为了提高该环节的准确性,施工人员必须基于施工的孔径、孔距、排距等参数进行综合分析。针对有着较大孔径要求的项目,应使用较多剂量的破碎剂,以有效提升其膨胀力,在无限热量的基础上,才能促使破碎剂浆体喷射体更大,进而实现最优的破碎效果。根据本项目的实际施工情况,路基边坡主要岩体为片麻岩,岩体相对坚硬,项目组最终确定孔径为3~5cm。为了高质量完成岩石的破碎工作,可选择较小的孔距,要想得到最小的孔径,就必须适当地添加孔数,但是这一操作环节会增加施工人员的钻孔任务量。在本项目
爆破工程
概述
爆破与爆炸
爆破:爆炸作用于周围介质的破坏效应结果.
爆炸:物质内能的高速释放过程,分化学爆炸和物理爆炸
炸药爆炸属于化学爆炸,指炸药在一定的起爆能的作用下,在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体.
基本概念
冲击波:炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向四周传播,使介质受到一定程度的破坏.
炸轰波:炸药在局部引爆后迅速扩展到全体,从引爆到爆炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式.
二者的关系
1,炸轰波是介质中冲击波的激发源,即介质中的冲击波是由炸药爆炸时产生炸轰波引起的
2,炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波,它是在炸药中传播的冲击波,而冲击波是指在岩体介质中传播的波.
3,炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播,但炸轰波总比冲击波滞后一个时段.
爆破的基本原理及药量计算
无限均匀介质的爆破作用
基本假定
①药包是球形
②药包是放在无限介质中
③介质是均匀的各向同性
爆破作用范围
压缩圈(粉碎圈)Rc
抛掷圈 R
松动圈(破裂圈)Rp
震动圈 Rz
有限介质的爆破作用
基本概念:
临空面:爆破介质与空气的交界面
自由面:不同介质的交界面
声抗阻系数:ρc(ρ为介质的密度kg/m3,c为纵波传播速度m/s)
临空面发射拉应力的破坏作用
透射波产生的应力σt=2σi/(1+N)
反射波产生的应力σr=2σi(1-N)/(1+N)
σi为爆破冲击波产生的应力,
N=ρ1c1/ρ2c2,两介质的声抗阻系数之比.
临空面的作用可见:当药包在介质1中爆破,N=1时,σr=0即:不会形成反射应力波,N1时,σt透射压缩波σr反射拉伸波不同N→(即在岩石中爆破,应力波向临空面发射,全部生成反射拉伸波,可能引起岩石的破坏)
可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用,一般地,每增加一个自由面,单位耗药量减少10%~20%,即提高爆破能量利用率具有十分重要的意义.
爆破漏斗:在有限介质中的爆破,当药包中心距离自由面较小时,药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和径向与环向裂缝的交错破裂,同时自由面处的岩石发生落片破裂,若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩石抛掷出去,形成爆破坑称爆破漏斗.
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路堑边坡光面〔预裂〕爆破施工作业指导书
1 适用条件及范围:
适用于中铁五局衡茶吉铁路工程指挥部管段路堑开挖路堑边坡爆破作业。
2 施工准备
〔1〕审阅图纸:仔细审阅施工图纸及文件,图纸所标注的尺寸、工程数量等有无错误、遗漏,是否详尽,发现问题及时与相关设计单位、监理联系,以便及时更正。
〔2〕测量放样:对照施工图纸准确放样边坡开挖桩,进行详细技术交底。
〔3〕场地清理:路堑开挖前应做好堑顶和场内临时排水,对场地内的植被和其他建筑物进行清理。
〔4〕根据工程量,配置足够的机械和人员。
3 边坡爆破方案和施工工艺
3.1 边坡光面〔预裂〕爆破设计
浅孔爆破宜采用光面爆破〔预留光爆层〕;深孔爆破宜采用预裂爆破,与主体开挖爆破一次完成。
〔1〕浅孔〔光面〕爆破
1〕 浅孔〔光面〕爆破用手风钻钻孔,孔径ф38~48mm。
2〕最小抵抗线w根据边坡预留岩体的情况取值1~1.5m〔取1.2m〕,边坡顶留层不宜过大〔边坡一般预留1.5~2m光爆层〕。
3〕光爆孔炮孔间距一般取50~80cm,单位体积耗药量q根据岩石施工分级确定,一般:软岩0.26~0.3Kg/m3,次坚石0.3~0.34Kg/m3,每个炮孔的装药量q0=q×a×w×h,最大每孔装药量为〔坡率按1:0.75,垂直高度按3m计算〕:软石1.08kg,次坚石:1.22kg。
4〕光爆孔采用同段毫秒雷管起爆。 .
. 〔2〕预裂爆破
1〕深孔爆破宜采用预裂爆破,与主体开挖爆破一次完成。
2〕深孔爆破采用潜孔钻机钻孔,炮眼直径ф=80~100mm,光爆炮眼间距a=80~120cm,炮眼深度根据开挖垂直深度和边坡设计坡率计算确定,倾斜度与边坡坡率相同。
3〕预裂孔药量根据线装药密度计算确定,孔底1~2m范围药量应增加2~4倍,线装药密度:软石为0.18~0.28Kg/m,次坚石为0.25~0.4kg/m,线装药密度应该进行严格控制,以防药量过大而损伤边坡。